traitement des sols aux liants hydrauliques · 2020. 4. 29. · l’on peut valoriser par un...

COLLECTION

TECHNIQUE

C I M B É TON

TERRASSEMENTS ET ASSISES DE CHAUSSÉES

Traitement des sols

aux liants hydrauliques

T70

0 Couverture traitmt:0Couverture 6/11/09 11:07 Page 1

TERRASSEMENTS ET ASSISES DE CHAUSSÉES

Traitement des sols

aux liants hydrauliques

0 Som av propos traimt:0 Som av propos 6/11/09 9:19 Page 1

Contributions à l’ouvrage

Ce guide a été rédigé par :Joseph Abdo Cimbéton

Jean-Pierre Serfass Expert

Il a été validé par un groupe de travail constitué de :Ludovic Casabiel VicatFrédéric Didier Holcim CimentsPatrick Dubois Ciments Calcia

Antoine Garrido Ciments CalciaJean-Christophe Redon Lafarge Ciments


Pour construire et entretenir son réseau d’infrastructures, la France puise

annuellement 200 millions de tonnes de granulats dans ses réserves naturelles. Ce

phénomène n’est pas unique, on le retrouve dans tous les pays du monde. Les

impacts sur le milieu naturel ne sont pas négligeables. Citons entre autres :

– la perturbation des écosystèmes sur les sites d’extraction des matériaux ;

– la réduction des réserves en granulats ;

– l’extraction, le transport et la mise en décharge des matériaux impropres à l’uti-

lisation en technique routière ;

– les nuisances générées par les transports et les risques induits par le trafic des

véhicules ;

– sans oublier le délicat problème de la gestion des rebuts issus de la déconstruc-

tion d’ouvrages ainsi que de l’exploitation des gisements.

Or, il est possible d’atténuer ces impacts tout en réalisant des économies substan-

tielles, en considérant les matériaux des sites à aménager comme un gisement que

l’on peut valoriser par un traitement aux ciments ou aux liants hydrauliques rou-

tiers. Aujourd’hui, l’une des principales filières de valorisation est le traitement des

matériaux naturels en place ou en centrale.

Cette filière présente les avantages suivants :

• Avantages environnementaux: préservation des ressources naturelles en granu-

lats nobles et par conséquent de la biodiversité dans les ballastières, réduction de

la consommation énergétique et des émissions de gaz en raison de la réduction des

transports de matériaux;

• Avantages économiques : le plus souvent moins chère que les techniques tradi-

tionnelles ;

• Avantages techniques: performante, durable, sûre et codifiée (guides, normes, etc.).

La profession, dans son ensemble, a été très tôt sensible aux aspects environne-

mentaux et a tout mis en œuvre pour optimiser l’exploitation des ressources natu-

relles (énergie, matière), limiter ses propres rejets dans l’environnement, etc.

3

Avant-propos


En 2009, dans le cadre du Grenelle, la Fédération Nationale des Travaux Publics

(FNTP), l’Union des Syndicats de l’Industrie Routière de France (USIRF) et le Syndicat

Professionnel des Terrassiers de France (SPTF) ont signé une convention d’engage-

ment volontaire avec le ministère de l’Écologie, de l’Énergie, du Développement

durable et de la Mer (MEEDDM), pour la mise en œuvre en plusieurs points des

orientations du Grenelle de l’environnement afin de favoriser la compétitivité éco-

logique à des conditions économiques acceptables. En particulier, les entreprises se

sont engagées à :

• Réemployer 100 % des matériaux géologiques naturels

À l’horizon 2020, les entreprises de terrassement se fixent pour objectif de réem-

ployer ou valoriser 100 % des matériaux géologiques naturels excavés sur les chan-

tiers. Elles s’engagent, en outre, à éviter de recourir à des emprunts ou carrières

extérieurs aux projets : « zéro apport extérieur ».

• Réduire les émissions de gaz à effet de serre

• Réduire la consommation d’eau

• Préserver la biodiversité

Comme le traitement des sols en construction routière est une technique parfai-

tement au point, qui répond aux besoins actuels et futurs et qui respecte les prin-

cipes du Développement durable, elle est donc appelée à se développer en travaux

de terrassements et en assises de chaussées. D’où l’intérêt de disposer d’un seul

guide rassemblant l’ensemble des connaissances acquises depuis une trentaine

d’années. C’est l’objectif principal que nous nous sommes fixé.

Dans ce document, nous avons donc traité tous les aspects techniques relatifs à

la technique de traitement des sols, de la conception et dimensionnement jusqu’à

la mise en œuvre et contrôle, et ceci dans les domaines des terrassements et

d’assises de chaussées. C’est une synthèse claire et précise de l’ensemble des

ouvrages, publiés par le SETRA, le LCPC et le CFTR, qui sont référencés tout au long

du guide par un symbole [i] renvoyant à l’annexe bibliographique.

4


5

� 1 - Les sols 111.1 - Définition(s) 12

1.2 - Classification des sols 13

1.3 - Les matériaux non couverts par ce guide 14

1.4 - Attention à certains constituants particuliers ! 14

1.5 - Matériaux locaux 15

� 2 - Les liants 172.1 - Les ciments 18

2.2 - Les liants hydrauliques routiers (LHR) 19

2.2.1 - Objectifs 20

2.2.2 - Types de LHR 20

2.2.3 - Codification et spécifications performantielles des LHR 21

2.2.4 - Identification des LHR 22

2.3 - Les chaux 23

2.3.1 - La chaux calcique aérienne vive 23

2.3.1.1 - Action immédiate d’abaissement de la teneur en eau 24

2.3.1.2 - Action immédiate sur les caractéristiques géotechniques 24

2.3.2 - La chaux calcique aérienne éteinte 25

2.3.3 - Actions à long terme des chaux calciques aériennes 25

2.3.4 - Les chaux hydrauliques 26

� 3 - Les matériels 273.1 - Matériels de transport et de stockage des liants 28

3.1.1 - Cas général : liant pulvérulent en vrac 28

3.1.2 - Cas du double traitement 29

3.1.3 - Cas particulier de traitement en place: liant en suspension aqueuse 29

3.1.4 - Cas des (petits) chantiers « rustiques » : ciment en sacs 29

3.2 - Matériels d’épandage 30

3.2.1 - Types d’épandeurs 30

3.2.2 - Précision de l’épandage 31

3.3 - Matériels de préparation des sols 32

3.4 - Matériels de malaxage en place 32

3.4.1 - Malaxeurs à outils fixes 32

Sommaire


6

3.4.2 - Malaxeurs à outils animés (pulvimalaxeurs) 33

3.4.3 - Système de notation des matériels de malaxage en place 35

3.4.4 - Autres matériels à outils animés 36

3.5 - Centrales de malaxage 37

3.6 - Matériels d’arrosage 39

3.7 - Matériels de compactage 39

3.8 - Matériels de réglage 39

3.9 - Émissions de poussières – Les remèdes 40

3.9.1 - Prévention et précautions lors des opérations 41

3.9.2 - Emploi d’un liant à émissions de poussières limitées 41

3.9.3 - Utilisation de liant sous forme de suspension 41

� 4 - Traitement des sols pour remblaiset fonds de déblais 43

4.1 - Objectifs des traitements de sol en terrassements 44

4.1.1 - Permettre le déroulement du chantier 44

4.1.2 - Réutiliser au maximum les sols rencontrés 45

4.1.3 - Améliorer les caractéristiques géotechniques du sol 45

4.1.4 - Améliorer les caractéristiques géomécaniques du sol 45

4.2 - Performances à obtenir après traitement 46

4.2.1 - À court terme (remblais) 46

4.2.2 - À court terme (PST) 48

4.2.3 - À long terme (PST) 48

4.2.4 - Cas particuliers 49

4.3 - Consistance des études 50

4.3.1 - (Ré)utilisation en remblai 50

4.3.1.1 - Reconnaissance et caractérisation des sols à (ré)utiliser 50

4.3.1.2 - Évaluation des probabilités météorologiques

et de leurs conséquences possibles sur le chantier 52

4.3.1.3 - Étude de formulation 52

4.3.2 - (Ré)utilisation en PST 54

4.3.2.1 - Étude des performances à court terme 54

4.3.2.2 - Module élastique (E) 54

4.3.2.3 - Résistance au gel 55

4.3.2.4 - Détermination du (des) dosage(s) 56

4.3.3 - Cas particuliers 56

4.3.4 - Niveaux d’étude 56

4.4 - Commentaires sur quelques traitements 57

4.5 - Exécution du traitement 58


4.5.1 - Matériels 58

4.5.2 - Méthodes d’exécution du traitement 59

4.5.2.1 - Traitement en déblai (ou en emprunt) 59

4.5.2.2 - Traitement sur le remblai 60

4.5.3 - Compactage 60

4.5.4 - Importance de la maîtrise de la teneur en eau 61

4.5.5 - Importance du drainage 62

4.6 - Effet du traitement de la PST sur le dimensionnement 62

� 5 - Traitement des sols pour couche de forme 635.1 - Plate-forme et couche de forme 64

5.1.1 - Exigences concernant la plate-forme 65

5.1.2 - Justifications et rôles d’une couche de forme 66

5.1.3 - Classes de portance à long terme des plates-formes 67

5.2 - Matériaux de couche de forme traitée 68

5.2.1 Critères de sélections a priori 68

5.2.2 - Distinction entre sols améliorés et sols stabilisés 69

5.2.3 - Performances à obtenir après traitement 69

5.2.3.1 - Spécifications communes 69

5.2.3.2 - Performances à viser pour les sols améliorés 70

5.2.3.3 - Performances à viser pour les sols stabilisés 71


5.3.1 - Reconnaissance et caractérisation des sols à (ré)utiliser

en couche de forme 74

5.3.2 - Évaluation des conditions météorologiques probables 74

5.3.3 - Étude de formulation 75

5.3.3.1 - Choix du ou des liant(s) 75

5.3.3.2 - Détermination des dosages à adopter 75


5.4 - Commentaires sur quelques traitements pour couche de forme 77

5.5 - Dimensionnement des couches de forme traitées 79

5.5.1 - Épaisseur fixée empiriquement par le GTR [1] 79

5.5.2 - Choix d’une épaisseur différente – Règles

de surclassement de portance de la plate-forme 81

5.5.3 - Synthèse de la méthode 83

5.5.4 - Précisions et justifications concernant le dimensionnement 84

5.6 - Réalisation des couches de forme traitées 85

5.6.1 - Ordonnancement des opérations 85

5.6.2 - Préparation du sol 86

7


5.6.2.1 - Décohésion du sol en place 86

5.6.2.2 - Élimination des éléments trop gros 86

5.6.2.3 - Homogénéisation des matériaux 86

5.6.2.4 - Amélioration de l’état hydrique 86

5.6.3 - Épandage de liant 87

5.6.4 - Malaxage en place 87

5.6.5 - Fabrication en centrale 88


5.6.6.1 - Objectif de densification 89

5.6.6.2 - Dispositions nécessaires 89

5.6.7 - Réglages 90

5.6.8 - Cloutage 91

5.6.9 - Protection superficielle 91

� 6 - Traitement des sols en assises de chaussée 956.1 - Matériaux d’assises traités 97

6.1.1 - Types de sols envisageables 97

6.1.2 - Critères de résistance mécanique de la fraction granulaire 98

6.1.3 - Performances à obtenir après traitement 99

6.1.3.1 - Aptitude du sol au traitement 99

6.1.3.2 - Portance immédiate 100

6.1.3.3 - Âge autorisant la mise sous circulation de chantier 100

6.1.3.4 - Tenue à l’eau 100

6.1.3.5 - Au jeune âge : tenue au gel /dégel 101

6.1.3.6 - Performances mécaniques à long terme 101



6.2.2 - Reconnaissance et caractérisation des gisements 102

6.2.3 - Étude de formulation 104

6.2.3.1 - Évaluation de la nécessité d’un prétraitement à la chaux 104

6.2.3.2 - Choix du liant – Aptitude du couple sol-liant 104

6.2.3.3 - Conduite de l’étude 105

6.2.4 - Détermination de la classe de qualité mécanique du sol traité 106

6.3 - Observations sur quelques cas de traitement en couche d’assises

et premier bilan 107

6.4 - Conception et dimensionnement 108

6.4.1 - Conception de la chaussée 108

6.4.1.1 - Domaine d’emploi et qualités minimales 108

6.4.1.2 - Types de structure 108

8


6.4.1.3 - Interfaces 108

6.4.1.4 - Couches de surface 109

6.4.1.5 - Dispositions constructives 109

6.4.2 - Dimensionnement 110

6.4.2.1 - Méthode 110

6.4.2.2 - Données trafic 111

6.4.2.3 - Paramètres de dimensionnement 111

6.4.2.4 - Vérification au gel / dégel 112

6.4.2.5 - Exemples de dimensionnement 112

6.5 - Réalisation des assises 113

6.5.1 - Ordonnancement des opérations 113

6.5.2 - Préparation du sol 113

6.5.2.1 - Tri des matériaux 115

6.5.2.2 - Écrêtement du sol 115

6.5.2.3 - Prétraitement à la chaux 115

6.5.2.4 - Constitution des stocks et reprise 115

6.5.2.5 - Humidification 115

6.5.2.6 - Convenance des méthodes retenues 116

6.5.3 - Niveaux de matériels et de qualités de traitement 116

6.5.3.1 - Matériel d’apport de liant 116

6.5.3.2 - Matériel de malaxage 117

6.5.3.3 - Niveaux de qualité de traitement 118

6.5.4 - Malaxage en place 118

6.5.5 - Fabrication en centrale 119

6.5.6 - Mise en œuvre 119


6.5.8 - Cloutage 119

6.5.9 - Protection superficielle 120

�� 7 - Exemple de dimensionnement 1217.1 - Évaluation du trafic cumulé « TC » 122

7.1.1 - Trafic à la mise en service « t » 122

7.1.2 - Trafic moyen journalier annuel (MJA) à la mise en service 123

7.1.3 - Trafic « t » à la mise en service 123

7.1.4 - Détermination du trafic cumulé « TC » 123

7.2 - La plate-forme support de chaussée 124

7.2.1 - Portance du sol à long terme 125

7.2.1.1 - Identification du sol 125

7.2.1.2 - Détermination de la PST 125

9


7.2.2 - Détermination de la classe de la plate-forme 125

7.3 - Détermination de la structure 126

7.3.1 - Données de trafic 126

7.3.2 - Spécification matériaux 126

7.3.2.1 - Sols fins traités en place 126

7.3.2.2 - Sols fins traités en centrale 127

7.3.2.3 - Matériaux bitumineux 127

7.3.3 - Hypothèses d’interface 128

7.3.4 - Dimensionnement de la structure 128

�� 8 - Assurance de la qualité 1298.1 - Objectifs essentiels de l’assurance qualité 130

8.2 - Actions et documents d’assurance de la qualité (généralités) 131

8.2.1 - Variantes contractuelles 131

8.2.2 - Actions et documents 132

8.3 - Aspects spécifiques de l’assurance qualité pour le traitement

du sol pour terrassements (remblais et fond de déblais) 133

8.3.1 - Actions de contrôle 133

8.3.2 - Points sensibles 134

8.3.3 - Points d’arrêt 134

8.3.4 - Dispositions pour la PST 135

8.4 - Aspects spécifiques de l’assurance qualité pour les couches

de forme en sol traité 135

8.4.1- Définition de la qualité requise 135

8.4.2 - Plan de contrôle 136

8.4.3 - Points sensibles 136

8.4.4 - Points d’arrêt 136

8.5 - Aspects spécifiques de l’assurance qualité pour les couches

d’assises en sol traité 138

8.5.1 - Plan de contrôle 138

8.5.2 - Points sensibles et point d’arrêt 139

� 9 - Conclusion 141

� 10 - Annexes 14510.1 - Bibliographie 146

10.2 - Normes 147

10


Chapitre1 Les sols

11

1.1 Définition(s)

1.2 Classification des sols

1.3 Les matériaux non couvertspar le présent guide

1.4 Attention à certains constituantsparticuliers !

1.5 Matériaux locaux

1 Chap 1 traimt:1 CHAPITRE 1 6/11/09 9:22 Page 11

12

Chapitre • Les sols1

Le traitement de sol est apparu dès le début des années 1950, dans plusieurs paystropicaux, comme technique économique pour constituer des assises de chausséedans des zones dépourvues de granulats (et de moyens financiers). En France, letraitement à la chaux de limons très humides s’est développé à partir du milieudes années 1960, dans le cadre des terrassements de grands ouvrages. La tech-nique s’est progressivement étendue à la réalisation de couches de forme et, plusrécemment, d’assises de chaussée.

Un traitement de sol peut être la réponse à divers problèmes : nécessité de pas-ser dans les sols excessivement humides, besoin d’améliorer les caractéristiquesgéotechniques (portance, tenue à l’eau, résistance au gel-dégel, etc.). D’unemanière générale, cette technique permet l’utilisation maximale des matériaux dusite. Elle amène donc d’importants bénéfices en termes d’économie des ressourcesnaturelles, de minimisation des transports et donc de réduction de l’impact vis-à-vis de l’environnement.

1.1 Définition(s)Le terme « sol » a différentes significations selon le contexte et selon la professionqui l’utilise. Les agronomes ont leur définition, les pédologues une autre, etc. Deleur côté, les géologues ne parlent pas de sols, mais de « roches meubles ». Pourles ingénieurs routiers et les géotechniciens, les « sols » sont des matériaux natu-rels, constitués de grains faciles à séparer par simple trituration ou par l’action d’uncourant d’eau. Ces grains, ou éléments, peuvent être de dimensions extrêmementvariables, allant des particules d’argile aux blocs rocheux.

Les natures et les compositions minéralogiques des sols sont très diverses. Onpeut distinguer plusieurs types de sols selon le processus qui a abouti à leur for-mation :– les alluvions ;– les sédiments meubles ;– les dépôts éoliens ;– les dépôts glaciaires ;– les résidus d’altération in situ de roches-mères.


1.2 Classification des solsDivers systèmes de classification coexistent à travers le monde. La classificationASTM (American Society for Testing and Materials) continue d’être utilisée ici et là,mais elle est très sommaire. Le système français du Guide technique « Réalisationdes remblais et des couches de forme », couramment appelé GTR [1], comporteune classification précise et complète d’une grande variété de matériaux (figure 1).Les particularités de certains (craies, sables de dune, etc.) ont conduit à la mise aupoint de produits ou de techniques de traitement très spécifiques.

13

A1

12 35

00%

12%

12%

35%

100%

Passant à 80 µm

Ip

Passant à 80 µm

0,1

0 0,1

0,2 1,5 2,5 6 8

0 %

VBs

VBs

70 %

100 %

Passantà 2 mm

40

B5

B1 B2

B4B3D2

D1

B6

A2 A3 A4

Sols dontDmax ≤ 50 mm

Sols dontDmax > 50 mm

C1 ou C2

D3

Sols finsSablesou gravesSablesGraves

Matériaux rocheuxRoches sédimentaires

Roches carbonatéesCraies R1

Calcaires R2

Roches argileuses Marnes, argilites, pélites… R3

Roches siliceuses Grès, poudingues, brèches… R4

Roches salines Sel gemme, gypse R5

Roches magmatiqueset métamorphiques

Granites, basaltes, andésites, gneiss,schistes métamorphiques et ardoisiers…

R6

Matériaux particuliers Sols organiques et sous-produits industriels F

Figure 1 : tableau synoptique de classification des matériaux selon leur nature,

selon la norme NF P 11-300.


1.3 Les matériaux noncouverts par ce guide

On peut considérer que la classification GTR ci-dessus couvre la grande majoritédes sols rencontrés dans l’ensemble des pays à climat tempéré et que, moyennantévidemment des adaptations au cas par cas, les principes de traitement décritsdans ce guide leur sont applicables. En revanche, il n’en va pas de même de beau-coup de sols des pays tropicaux, où les processus d’altération des roches sontradicalement différents. Ainsi, les sols latéritiques, qui couvrent d’immenses éten-dues, ont des propriétés géotechniques bien spécifiques. De plus, les contraintesliées au climat sont moins sévères (absence de gel). Bien qu’ayant de nombreuxpoints communs, les techniques de traitement en pays tropicaux ne sont pas iden-tiques à celles décrites ici.

Par ailleurs, existent des sols très particuliers comme les argiles gonflantes pourlesquels le traitement au liant pouzzolanique ou hydraulique constitue un remèdeefficace, répondant à des critères bien particuliers. Ceci sans parler, par exemple,des matériaux coralliens, dont le traitement donne d’excellents résultats…

Enfin, les sous-produits industriels et urbains (cendres volantes, laitiers divers,mâchefers d’incinération, sables de fonderie, schistes miniers, phosphogypse,etc.) ne sont pas considérés ici. Ces matériaux se caractérisent par une grandediversité et, pour certains, une composition si particulière que c’est elle qui dictela solution optimale de traitement.

1.4 Attention à certainsconstituants particuliers !

Certains constituants chimiques particuliers peuvent avoir une influence notablesur le développement de la prise dans le matériau traité.

Les matières organiques génèrent de l’acidité, dont la neutralisation va consom-mer une partie du liant. Au-delà d’une certaine teneur, le sol devient impropre autraitement.

14

Chapitre • Les sols1


Les chlorures accélèrent généralement la prise (cas de certains sédiments, et aussicas de l’utilisation d’eau de mer). Une étude spécifique est indispensable pourbien cerner le comportement du sol traité.

Les sulfures et surtout les sulfates peuvent s’avérer très nocifs pour le comporte-ment à terme, avec risque de gonflements ettringitiques. Si la présence de sulfatesa été décelée, ou est suspectée, leur teneur devra être évaluée avec précision, afinde décider si un traitement est envisageable ou non. Dans l’affirmative, une étudeavec évaluation des effets à long terme devra être effectuée. Ceci concerne, entreautres, les sols contenant du gypse ou des pyrites.

1.5 Matériaux locauxDiverses études et applications, réalisées à l’échelle régionale, ont abouti à l’édi-tion de guides ou de catalogues de structures de chaussée. Pour la plupart, cescatalogues de structures régionaux font une large place aux sols traités. Ils consti-tuent des prolongements et adaptations des directives et recommandations exis-tant à l’échelle nationale et prennent en compte les particularités des matériauxlocaux.

15


Chapitre2 Les liants

17

2.1 Les ciments

2.2 Les liants hydrauliquesroutiers (LHR)

2.3 Les chaux


2.1 Les cimentsL’importance de la quantité de liant nécessaire à un chantier de traitement, lessujétions liées au stockage et à la manutention du liant font que, en pratique, seulssont utilisés les ciments « courants », c’est-à-dire ceux couverts par la norme euro-péenne NF EN 197-1.

Les actions d’un ciment peuvent se résumer de la manière suivante.

• ImmédiatementL’abaissement de teneur en eau résulte uniquement de l’apport de matière sèche.Il est donc très limité. Le traitement au ciment seul ne convient pas pour des solstrès humides. Une solution est de les prétraiter à la chaux.

• À moyen et long termeLa première phase est celle du démarrage de la prise. Elle correspond au délai demaniabilité du mélange. Celui-ci dépend de la nature des constituants principauxdu ciment et de leur finesse de mouture, ainsi que de la nature des constituantssecondaires et des additifs (retardateurs ou accélérateurs).

La deuxième phase concerne la prise hydraulique, dont la durée dépend principa-lement de la qualité et de la finesse du ciment.

La troisième phase est celle du durcissement progressif qui s’étale d’un à plusieursmois.

18

Chapitre • Les liants2


La prise hydraulique s’interrompt quand la température du matériau tombe endessous de 5 °C environ. La période de traitement et le type de ciment doiventdonc être choisis de manière à garantir que le sol traité aura atteint un niveau derésistance mécanique et de tenue au gel suffisants avant l’arrivée des premiersfroids néfastes.

Par ailleurs, plus le sol est argileux, plus le ciment aura du mal à enrober et à lierses particules. En conséquence, le traitement au ciment seul n’est efficace qu’avecdes sols peu argileux. Il faut alors soit prétraiter à la chaux, soit recourir à un lianthydraulique spécifique (voir 2.3).

Le tableau 1 résume les possibilités d’emploi des ciments courants avec différentstypes de sols [2].

+ : a priori adapté+(1) : a priori adapté - Usage à privilégier pour les travaux d’arrière-saison (ces

ciments donnent un faible délai de maniabilité), sauf ajout d’un retardateur? : étude spécifique nécessaire

Bien entendu, l’aspect économique peut influer sur le choix du ciment. À cetégard, le coût de son transport est un facteur essentiel, qui peut conduire à sélec-tionner un ciment produit par une usine proche du chantier.

2.2 Les liants hydrauliquesroutiers (LHR)

Dès la fin des années quatre-vingt, les cimentiers français ont commencé à conce-voir et à mettre au point des liants hydrauliques distincts des ciments classiquesnormalisés et dédiés à la construction routière. Ces produits appelés liants hydrau-liques routiers (LHR) se sont, depuis, beaucoup développés.

19

Tableau 1 : possibilités d’emploi des ciments courants avec différents types de sols

Types de sols CEM I CEM II CEM III CEM IV CEM V

Sols pas ou peu argileux (classesA1-B1-B2-B3-B4-B5-D1-D2)

+(1) + + ? +

Sols argileux prétraités à lachaux (classes A2-A3-B6)

+(1) + ? ? ?

Craies (classe R1) +(1) ? ? ? ?

Sols calcaires et marno-calcaires(classe R2)

+(1) + + ? +


2.2.1 - Objectifs

La démarche répond à deux objectifs, l’un technique, l’autre économique.

* Au plan technique

Un but est de mettre à disposition de la construction routière des liants spéciale-ment formulés pour donner les meilleurs résultats pour certaines opérations deterrassements ou de construction d’assises, tant en termes de facilité d’usage(délai de maniabilité, en particulier) que de niveau de performances du mélangefinal. En outre, certains LHR ont été spécifiquement conçus pour le traitement dematériaux particuliers (sols régionaux) ou pour atteindre des objectifs de perfor-mance à court terme (liant à portance rapide).

* Au plan économique

Les formulations de certains LHR font largement appel à des coproduits d’indus-tries. Dans certains cas, le producteur joue également sur la finesse de mouture.Par conséquent, les prix des LHR sont en général moins élevés que ceux desciments.

2.2.2 - Types de LHR

Certains LHR ont été mis au point pour des graves ou des sables traités, utilisés enassises de chaussée. D’autres l’ont été pour des traitements de sol. Ces dernierspeuvent, très schématiquement, être classés en fonction de leur destination prin-cipale. On peut ainsi citer :– LHR pour traitement de sols fins (limons, lœss, etc.) ;– LHR pour travaux en arrière-saison ;– LHR pour traitement de matériaux argileux (y compris en substitution du doubletraitement chaux puis ciment) ;

– LHR pour traitement de craies ;– LHR pour traitement de calcaires subnormaux ;– LHR pour travaux de terrassements ;– LHR à portance rapide.

Des informations précises sur les divers liants hydrauliques routiers disponiblespeuvent être obtenues auprès des sociétés cimentières qui les produisent.

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2.2.3 - Codification et spécifications performantiellesdes LHR

Dans une première phase, les LHR (français) ont fait l’objet d’Avis Techniques. Ils ontensuite donné lieu à une norme française: NF P 15-108 « Liants hydrauliques – Liantshydrauliques routiers – Composition, spécifications et critères de conformité ».

Ils seront couverts, à partir de 2012, par la norme NF EN 13282 (parties 1 et 2).La première partie de cette norme correspond aux LHR dits « à durcissementrapide » dont les résistances à la compression sont mesurées à 28 jours. Quatreclasses sont définies sur la base des niveaux de résistance mécanique à atteindre(tableau 2).

On notera au passage que les exigences de résistance mécanique de la classe E4sont identiques à celles de la classe 32,5 N des ciments courants. Par contre, letemps de début de prise doit être d’au moins 90 minutes pour les LHR des classesE2, E3 et E4, à comparer au minimum de 75 minutes pour les ciments de classe32,5 N. À l’inverse, pour les LHR de classe E4 RS, le temps de début de prise nedoit pas excéder 90 minutes.

La deuxième partie de la norme couvre les LHR dits « à durcissement normal ».Le tableau 3 indique les exigences mécaniques des quatre classes.

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Tableau 2 : résistances mécaniques requises pour les LHR « à durcissement rapide »

ClasseRésistance à la compression (MPa)

à 7 jours à 28 jours

E2 ≥ 5,0 ≥ 12,5 < 32,5

E3 ≥ 10,0 ≥ 22,5 < 42,5

E4 ≥ 16,0 ≥ 32,5 < 52,5

E4 RS ≥ 16,0 ≥ 32,5 –


Pour les 4 classes, le temps de début de prise doit être d’au moins 150 minutes.Ces spécifications – on notera en particulier que les résistances à la compressionsont mesurées à 56 jours, et non à 28 jours - correspondent bien à des liants moins« nerveux » que les LHR dits « à durcissement rapide » et a fortiori que les cimentscourants. En outre, certains liants développent des cinétiques de durcissement surle très long terme (1 an).

Des informations détaillées figurent dans les fiches techniques des différents LHRdisponibles sur le marché ou peuvent être obtenues auprès des sociétés cimen-tières qui les fabriquent.

2.2.4 - Identification des LHR

Conformément à la future norme NF EN 13282 (parties 1 et 2), les liants hydrau-liques routiers sont identifiés ainsi :– HRB (pour Hydraulic Road Binder) ;– sa classe (Ei ou Nj) ;– sa composition nominale en constituants principaux (des tolérances de pour-centages sont définies) ;

– la présence éventuelle de sulfate de calcium;– la présence éventuelle d’additifs (maximum 1 %).

Les constituants sont codés comme suit :– clinker Portland : K– laitier granulé de haut-fourneau : S– laitier d’aciérie à l’oxygène : Sb– pouzzolane naturelle : P– pouzzolane naturelle calcinée : Q– cendres volantes siliceuses : V– cendres volantes siliceuses de lit fluidisé : Va

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Tableau 3 : résistances mécaniques requises pour les LHR « à durcissement normal »

Classe Résistance à la compression à 56 jours (MPa)

N1 ≥ 5,0 ≤ 22,5

N2 ≥ 12,5 ≤ 32,5

N3 ≥ 22,5 ≤ 42,5

N4 ≥ 32,5 ≤ 52,5


– cendres volantes calciques : W– cendres volantes calciques non éteintes : Wa– schiste calciné : T– calcaire : avec teneur en carbone organique < 0,5 %: L

avec teneur en carbone organique < 0,2 %: LL– chaux aérienne calcique vive : CL-Q– chaux aérienne calcique éteinte : CL-S– chaux hydraulique naturelle : NHL– sulfate de calcium (gypse ou anhydrite) : Cs

2.3 Les chauxOn distingue plusieurs natures de chaux, selon la composition chimique de laroche d’origine (calcique et/ou dolomitique) et sa teneur en argile. On parle dechaux aérienne si la roche de base est un carbonate quasiment pur et de chauxhydraulique si elle contient de l’argile (jusqu’à 20 %). Les chaux résultant directe-ment de la calcination d’un carbonate sont des chaux vives, celles ayant ensuitesubi une hydratation sont des chaux éteintes.

Les chaux dolomitiques, disponibles en bien moindres quantités, ne sont, en pra-tique, pas utilisées, car ayant une réactivité lente et pouvant créer un risque degonflement dû aux composés magnésiens.

2.3.1 - La chaux calcique aérienne vive

Ce type de chaux (dénommé « chaux vive » tout court dans la suite) est le premierliant à avoir été utilisé en traitement de sols. Les premières réalisations d’enver-gure ont eu lieu dans le Nord de la France à partir du milieu des années 1960.

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Voici deux exemples d’identification de liant hydraulique routier utilisable entraitement de sol selon ce système:

HRB N 2 S 55 V 25 CL 15 Cs

HRB E 4 K 80 V 10 CL 10 Cs


Il s’agissait essentiellement de rendre possibles les terrassements de grands chan-tiers dans des limons argileux très humides.

2.3.1.1 - Action immédiate d’abaissement de la teneur en eau

La chaux vive a une action bénéfique immédiate sur les sols très humides : l’abais-sement de la teneur en eau. Trois phénomènes concourent à cette modification del’état hydrique :– absorption d’eau par hydratation de la chaux vive, selon la réaction

CaO + H2O Ca (OH)2 +15,5 kcal

– vaporisation d’une partie de l’eau sous l’effet de la chaleur dégagée par la réac-

tion ci-dessus ;– apport de matière sèche, diminuant arithmétiquement la teneur en eau dumélange sol + chaux.

On retiendra que, globalement, l’incorporation de 1 % de chaux vive provoque unabaissement de la teneur en eau de 1 point (1 %).

2.3.1.2 - Action immédiate sur les caractéristiques géotechniques

L’ion calcium Ca++ de la chaux interagit avec les particules argileuses du sol, pro-voquant leur floculation. Celle-ci se traduit par d’importantes améliorations géo-techniques :

– la limite de plasticité augmente fortement, alors que la limite de liquidité varietrès peu : l’indice de plasticité est donc nettement diminué, ce qui peut faire pas-ser d’un sol plastique, déformable, collant, à un mélange « solide », apte auxopérations de terrassements ;

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Sol avant traitement Sol après traitement


– la portance du sol s’élève, ce qui le rend circulable par les engins de chantier etfacilite le compactage des couches sus-jacentes ;

– les caractéristiques de com-pactage sont modifiées, avecen particulier une augmenta-tion de la teneur en eau opti-male (et une diminution de ladensité maximale Proctor). Letraitement à la chaux amé-liore également les niveauxde portance (IPI et CBR).L’augmentation de la teneuren eau optimale et l’aplatis-sement de la courbe Proctorindiquent que le matériautraité sera plus facile à com-pacter efficacement, caracceptant plus d’humidité etrendu moins sensible auxvariations de teneur en eau.La figure 2 illustre ces effets.

2.3.2 - La chaux calcique aérienne éteinte

La chaux éteinte est moins utilisée que la chaux vive. Sa densité foisonnée est sen-siblement inférieure à celle de la chaux vive, ce qui rend son transport et sa manu-tention plus coûteux. De plus, son seul effet d’assèchement est son apport en tantque matière sèche ; il est donc très limité.

Les actions immédiates de la chaux éteinte sur les caractéristiques géotechniquessont semblables à celles de la chaux vive. Elles sont simplement moins marquées,car la chaux éteinte n’est pas utilisée avec des sols très humides.

2.3.3 - Actions à long terme des chaux calciques aériennes

Une fois mise en présence de l’eau, la chaux vive se transforme en chaux éteinte.Les effets à long terme sont donc identiques pour les deux types de chaux.

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Densité sèche(t/m3)

Optimum

Sol traitéà la chaux

Sol non traité

Teneur en eau (%)

COURBE PROCTOR

1,7

1,6

1,512 14

1,8

16 18 20 22

Déplacement

de l'optimum

Figure 2 : influence du traitement à la chaux

sur les caractéristiques géotechniques d’un sol.


En présence de particules d’argile(s), se développe une action pouzzolanique quiaboutit à la formation de silico-aluminates de calcium insolubles, qui cristallisenten créant des liaisons analogues à celles obtenues avec un liant hydraulique.

Toutefois, ces réactions sont lentes. Leur vitesse dépend, en outre, de la tempé-rature. Ceci a d’importantes conséquences.

Dans les pays tempérés, et a fortiori dans les pays froids, la prise due à la chauxprend de nombreux mois pour aboutir à un niveau suffisant de résistances méca-niques et de tenue au gel-dégel (elle s’arrête quand la température du matériaudescend aux alentours de 5 °C). C’est pourquoi il faut, en règle générale, éviter letraitement à la seule chaux pour des couches pouvant être exposées directementà du gel sévère (couches de forme en particulier). Le double traitement chaux +liant hydraulique est nécessaire dans de tels cas.

En revanche, dans les pays chauds (tropicaux, sahéliens, etc.), les réactions sontrapides et un bon niveau de résistances mécaniques est vite atteint. Le traitementà la chaux seule peut être pratiqué même pour la constitution d’assises de chaus-sée. La disponibilité d’une quantité suffisante de chaux industrielle, de qualitérégulière, n’est toutefois pas toujours assurée.

Par ailleurs, quel que soit le climat, la présence d’une quantité suffisante de parti-cules argileuses est nécessaire pour alimenter les réactions de prise. Avec des solsnon ou peu argileux, la chaux aérienne ne conduit à un durcissement que par car-bonatation sous l’effet du gaz carbonique de l’air, phénomène extrêmement lentet n’aboutissant qu’à un niveau modeste de résistances mécaniques. De tels solsne se prêtent donc pas au traitement à la chaux.

Il convient aussi de signaler que les argiles à forte teneur en mica ne réagissentque faiblement, voire pas du tout, avec la chaux aérienne.

2.3.4 - Les chaux hydrauliques

Il n’y a pas, a priori, de contre-indication d’ordre technique à l’utilisation de chauxhydraulique pour le traitement de sols. En pratique, les chaux hydrauliques sontdestinées essentiellement au bâtiment et les quantités fabriquées ne sont pas à lahauteur des besoins en matière de traitement de sol.

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Chapitre3 Les matériels

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3.1 Matériels de transportet de stockage des liants

3.2 Matériels d’épandage

3.3 Matériels de préparation des sols

3.4 Matériels de malaxage en place

3.5 Centrales de malaxage

3.6 Matériels d’arrosage

3.7 Matériels de compactage

3.8 Matériels de réglage

3.9 Émissions de poussières – Les remèdes


La liste des matériels n’est, à l’évidence, pas la même selon que le traitements’effectue en place ou en centrale. Certains matériels sont toutefois requis dans lesdeux cas. Les différents équipements susceptibles d’opérer sont passés en revueci-après.

3.1 Matériels de transportet de stockage des liants

3.1.1 - Cas général : liant pulvérulent en vrac

Dans leur grande majorité, les chantiers sontapprovisionnés avec des liants pulvérulents envrac, amenés par camion-citerne pneumatique.Les matériels de transport spécialisés permet-tent le chargement et le déchargement du lianthydraulique dans les meilleures conditions (pasd’émission de poussières, pas de risque de pol-lution).

Le liant est alors stocké dans un ou plusieurs silos. Pour un traitement en place, leou les silo(s) sont généralement mobiles, leur disposition est normalement légè-rement inclinée (subhorizontale). Pour un traitement en centrale, les silos sont nor-malement de type « fixe » et vertical.

Le stockage doit avoir une capacité suffisante pour que letraitement puisse se dérouler sans interruption. Cette exi-gence conduit à installer au moins deux silos pour toutchantier dont l’importance nécessite la certitude de ren-dements journaliers importants. L’existence d’au moinsdeux silos permet un fonctionnement optimal, un siloétant utilisé pour le soutirage du liant pendant que l’autreest en cours de remplissage. Cette disposition a, de plus,l’avantage de laisser refroidir le liant fraîchement fabriquéet se neutraliser électriquement, conditions nécessairespour son écoulement régulier et donc son dosage précis.

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Chapitre • Les matériels3


3.1.2 - Cas du double traitement

Le recours à la technique du double traitement oblige évidemment à dimensionneret à gérer deux stockages : un pour la chaux, un pour le ciment. Lorsqu’elle esttechniquement possible, l’utilisation d’un LHR spécifique a l’avantage de simpli-fier les opérations de transport et de stockage.

3.1.3 - Cas particulier de traitement en place :liant en suspension aqueuse

Certains traitements en place sont effectués avec une machine multifonctionsrecevant le liant sous forme de suspension aqueuse (voir plus loin). La suspensionest préparée sur chantier ou à proximité, approvisionnée dans un matériel dédié,qui en assure l’homogénéisation et injectée directement dans la chambre demalaxage de la machine multifonctions.

3.1.4 - Cas des (petits) chantiers « rustiques» : ciment en sacs

Aujourd’hui, la livraison d’un liant en vrac constitue la règle. Pour certains chan-tiers, de petites tailles ou d’accès difficiles, il peut s’avérer nécessaire de livrer leliant en sacs, lesquels doivent évidemment être stockés à l’abri de l’eau.

Cette méthode est devenue exceptionnelle dans les pays développés, où elle neconcerne plus que des petites réalisations, pour lesquelles il n’est pas exigé undosage du liant nécessairement très précis. Par contre, elle demeure courantedans beaucoup de pays dits en développement, voire « émergents ».

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3.2 Matériels d’épandageSur les petits chantiers où le liant est approvisionné en sacs, on ne fait appel àaucun engin d’épandage dédié. Les sacs sont disposés selon une grille géomé-trique prédéterminée, vidés en tas et le liant est ensuite étalé à la niveleuse.

Dans le cas « normal » de liant(s) pulvérulent(s) en vrac et de traitement en place,on utilise des engins d’épandage spécifiques.

3.2.1 - Types d’épandeurs

Les épandeurs à dosage volumétrique sans asservissement à la vitesse ne sontplus guère utilisés que sur des petits chantiers où la précision du dosage n’est pasune préoccupation majeure.

Les épandeurs à dosage volumétrique asservi à la vitesse, très courants, compor-tent un tambour alvéolaire ou un tapis extracteur dont le débit est lié à la vitessede translation de l’engin.

Les épandeurs à dosage volumétrique asservi à la vitesse et calés par un systèmepondéral sont d’apparition plus récente. Le pesage du liant à l’avancement per-met de connaître précisément la quantité épandue par unité de surface, ce quiallège considérablement les opérations de contrôle et de réglage.

On notera aussil’existence, récente,de matériels à lar-geur d’épandagevariable.

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3.2.2 - Précision de l’épandage

La quantité de liant à épandre par unité de surface Q (en kg/m2) est donnée parla relation suivante :

où d est le dosage en liant visé (masse de liant sur masse de sol sec, en %),e est l’épaisseur de la couche de sol en place à traiter,ρd est la masse volumique sèche au sol en place juste avant traitement(en kg/m3).

La précision de l’épandage se détermine à partir de deux facteurs : son exactitudeet sa variation. L’exactitude correspond à l’écart observé entre le poids moyen deliant effectivement épandu et le poids visé par unité de surface. Le coefficient devariation Cv s’exprime ainsi (en %) :

s étant l’écart-type calculé sur une population de mesures représentativeset m la moyenne.

Le niveau de précision des épandeurs fait l’objet d’une ébauche de classification[3], résumée par le tableau 4.

Bien entendu, d’autres facteurs influentsur la qualité de l’épandage : concep-tion générale de l’engin (y compris sonaptitude à se déplacer régulièrementsur un terrain pas forcément idéal),conception et performances du sys-tème de dosage, aides à la conduite,ergonomie du poste de conduite, sys-tèmes d’asservissement, de repérage.

Q = e.ρdd

100 – d

Cv = 100sm

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Tableau 4 : notation des critères pour l’épandage des liants

CritèresNotes

3 2 1

C: homogénéité d’épandage du liant (%) Cv ≤ 5 5 < Cv ≤ 10 Cv > 10

V : possibilité de faire varier la largeur d’épandage Oui Non Non


3.3 Matériels de préparationdes sols

Certains matériaux peuvent nécessiter un conditionnement particulier avant l’opé-ration de malaxage avec le liant. Les principaux cas pouvant se présenter sont lessuivants :– sols extrêmement cohésifs, nécessitant une scarification préalable ;– sols contenant des blocs dépassant 100 mm en Dmax, nécessitant un criblage,voire ensuite un concassage (ceci essentiellement pour les couches de forme) ;

– sols hétérogènes, justifiant une méthode de reprise atténuant leur hétérogénéité(couches de forme) ;

– sols trop secs, nécessitant un arrosage préalable.

Les machines nécessaires sont des matériels non dédiés, dont l’utilisation éven-tuelle est décrite dans les chapitres suivants.

3.4 Matériels de malaxageen place

3.4.1 - Malaxeurs à outils fixes

Ces matériels sont utilisés essentiellement pour :– des traitements relativement « grossiers » de sols pour corps de remblais ;– des prétraitements à la chaux de sols argileux très humides.

Les différents types d’engins adaptés à ces opérations sont les suivants.

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• Charrues à disques

Ces matériels tractés comportent deux rangées de disques et sont capables detravailler des matériaux contenant des blocs jusqu’à 250 mm. Leur profondeurd’action est toutefois limitée et n’excède guère 20 cm. Leur rendement est essen-tiellement fonction de la puissance de leur tracteur (il s’agit généralement d’unbouteur) ; il peut atteindre plusieurs milliers de m3 par jour. Ce matériel est demoins en moins utilisé.

• Charrues à socs

Ces matériels, également tractés, attei-gnent une profondeur de malaxage bienplus importante, jusqu’à 50 cm. Cescharrues peuvent opérer dans des« sols » renfermant des blocs jusqu’à350 mm environ. Bien entendu, plus laprofondeur de travail est grande, plus letracteur doit être puissant : une profon-deur de passe de 50 cm exige une puis-sance d’au moins 400 kW. Le nombre depasses nécessaires pour aboutir à unmalaxage acceptable est élevé (mini-mum 6).

• Bouteurs et niveleuses

Un malaxage sommaire est parfois effectué avec ce genre d’engin. L’emploi d’unelame munie de dents donne un meilleur résultat que celui d’une lame simple. Cesengins conviennent surtout pour la préparation de matériaux très grenus (pré-sence de gros blocs).

3.4.2 - Malaxeurs à outils animés (pulvimalaxeurs)

Les engins de ce type sont parfois appelés « pulvérisateurs de sols », parfois « sta-bilisateurs de sols », parfois « malaxeurs en place ». Le terme le plus exact noussemble être « pulvimalaxeur », qui correspond à celui retenu par les Anglo-Saxonsà savoir « pulvimixer ».

Les premières machines étaient apparues vers la fin des années 1950 et leurs per-formances étaient limitées. Elles se sont, au fil du temps, énormément améliorées,avec en particulier une course à la puissance et un recours maintenant généraliséaux dispositifs d’asservissement et de contrôle.

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Schématiquement, un pulvimalaxeur est constitué d’un ensemble tracteur montésur roues et d’un malaxeur constitué d’un rotor à axe horizontal perpendiculaireau sens d’avancement de l’engin, tournant à l’intérieur d’une chambre de confi-nement. Les engins les plus anciens avaient la chambre de malaxage montée der-rière les roues. Les modèles sortis à partir de la fin des années 1980 ont lachambre de malaxage située entre les deux essieux, vers le centre de l’engin.Cette disposition assure une meilleure pénétration du rotor dans le sol et unemeilleure régularité de fonctionnement (épaisseur, vitesse, dosage).

Parallèlement à cette évolution de la conception, la puissance des engins a consi-dérablement augmenté au fil du temps. Les modestes machines des débuts nedisposaient que de 200 chevaux (135 kW) ; les plus gros pulvimalaxeurs actuelsdéveloppent jusqu’à 700 chevaux (500 kW).

Plus la puissance est grande, plus la profondeur de traitement peut être impor-tante. Ainsi, les premiers modèles atteignaient – parfois difficilement – une épais-seur de couche malaxée de 30 cm maximum (épaisseur après compactage).Aujourd’hui, les machines de grande puissance peuvent garantir une épaisseur detraitement jusqu’à 50 cm (après compactage).

La puissance disponible est, par ailleurs, un facteur primordial quant à la finesse demouture obtenue. Les autres facteurs favorisant la finesse de mouture du sol sontla vitesse du rotor (qui tourne toujours en « relevage »), la conception de lachambre de malaxage et le nombre d’outils montés sur le rotor. Le rotor est com-posé d’un tambour sur lequel divers types d’outils peuvent être fixés. Aujourd’hui,les outils équipant le rotor sont interchangeables, avec des temps de démon-

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tage/montage réduits. Les différents types d’outils utilisables sont :– les couteaux en L, bien adaptés pour le malaxage des sols fins et cohésifs ;– les bêches, qui conviennent pour de nombreux types de sols ;– les pics, pour le malaxage des matériaux durs (rocheux, très cohésifs ou durcispar un prétraitement).

Par ailleurs, la chambre de malaxage des pulvimalaxeurs modernes est munied’un dispositif d’injection d’eau permettant d’optimiser l’humidité du mélange envue de son compactage. Quelques-uns sont en outre équipés d’un systèmed’injection de suspension de liant hydraulique, ce qui évite l’opération d’épan-dage préalable du liant pulvérulent.

Enfin, il convient de noter que, depuis plusieurs années déjà, les machines demalaxage en place peuvent être équipées de systèmes électroniques permettantde régler finement les paramètres de fonctionnement (vitesses, profondeur,dosages, etc.) et de les enregistrer. Des moyens de repérage très précis (laser,GPS, etc.) sont disponibles, qui garantissent la juxtaposition exacte des passes(pas de manques, ni de recouvrements) et sont, de plus, une précieuse aide à laconduite.

3.4.3 - Système de notation des matériels de malaxageen place

Une grille de notation existe pour les matériels de malaxage en place [3]. Elle estbasée sur l’attribution d’une note allant de 1 (moins bon) à 3 (meilleur) pour 5 cri-tères :– H = homogénéisation du matériau avec le ou les liant(s),– E = maîtrise de l’épaisseur du traitement,– P = puissance,– I = possibilité d’injecter de l’eau dans la chambre de malaxage,– L = dosage du liant sous forme de suspension (L ne figure pas dans la notationd’ensemble si l’engin n’est pas équipé d’un système idoine).

L’évaluation des notes est donnée dans le tableau 5.

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Les améliorations et les innovations successives font qu’aujourd’hui les meilleurspulvimalaxeurs, qui sont aussi les plus puissants, sont à même de fournir unehaute qualité de malaxage. Celle-ci reste certes inférieure à celle des centrales,mais l’écart est bien moindre qu’il ne le fut dans le passé, en tout cas pour denombreux types de sols.

3.4.4 - Autres matériels à outils animés

Ce sont essentiellement les roto-bêches, matériels tractés, dont laprofondeur de malaxage se situeentre 25 et 35 cm. Ces matérielsconviennent plus particulière-ment pour le traitement des solstrès cohésifs et humides, ainsique pour les chantiers exigus(élargissement par exemple).

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Tableau 5 : notation des critères pour les pulvimalaxeurs

CritèresNote des critères pour le malaxage en place

3 2 1

HHomogénéisation du maté-riau avec le ou les liants

Homogénéisation verticale ettransversale (malaxeur associé)

Homogénéisation verticaleuniquement

Homogénéisationlimitée

E Maîtrise de l’épaisseur traitéeRéglage et contrôle de l’épaisseur avecfonction supplémentaire de maintien à

la profondeur

Réglage et contrôle del’épaisseur

Réglagede l’épaisseur

P Puissance moteur disponible ≥ 70 kW/ml 35 < P < 70 ≤ 35 kW/ml

IPossibilité d’injecter l’eau

dans la chambre de malaxagePompe à débit variable asservi à la

translation et rampe de largeur variablePompe à débit variableasservi à la translation

Pasd’asservissement

LDosage du liant sous formede suspension (eau + liant

hydraulique)

Pompe à débit variable asservi à lavitesse de translation ou au poids dematériau traité + débitmètre (eau) et

pesée (liant)

Pompe à débit variableasservi à la vitesse detranslation ou au poidsde matériau à traiter

+ compteur volumétrique

Pompe à débitvariable non

asservi


3.5 Centrales de malaxageLa majorité des traitements de sols s’effectue par malaxage en place. Cependant,depuis les années 1990, certains traitements sont réalisés en centrale.

Le malaxage en centrale n’est valable, en règle générale, que pour des grandschantiers (volume minimum de l’ordre de 50000 m3). Il correspond le plus sou-vent à un traitement de sol « haut de gamme » (assises de chaussée, couche deforme autoroutière ou aéroportuaire), pour lequel on exige un mélange homo-gène avec un dosage en liant précis et pour lequel le surcoût du passage en cen-trale se justifie.

Les centrales utilisées sont des centrales continues, couramment employées pourla fabrication de matériaux pour assises de chaussées.

Les sols non ou peu cohésifs se prêtent aisément au passage en centrale. Parcontre, les sols possédant une argilosité élevée posent problème car ils sont col-lants. On admet généralement que les sols répondant aux spécifications ci-aprèspeuvent être traités en centrale sans qu’il soit nécessaire d’apporter des modifica-tions à la centrale :

Dmax ≤ 50 mm Ip ≤ 12 ou VBs ≤ 2,5 g

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Des sols plus plastiques peuvent être traités en centrale :– soit après prétraitement en place à la chaux ;– soit à condition de procéder à divers aménagements de la centrale.

Les aménagements utiles pour éviter les colmatages et assurer un écoulementrégulier d’un sol argileux sont les suivants :– utilisation de trémies avec parois à très fortes pentes ;– revêtement des parois de trémie avec un matériau « glissant » (téflon en parti-culier) ;

– installation de dispositifs anti-voûte (chapeau pointu par exemple) ;– installation de vibreurs aux endroits où du bourrage a des chances de se pro-duire ;

– suppression des étranglements éventuels.

Par ailleurs, dès que la teneur en fines est notable (plus de 5 % environ) et/oul’argilosité sensible, il est très fortement recommandé de choisir une centraleà dosage pondéral, car les écoulements sont toujours quelque peu irréguliersen volume.

En tout état de cause, la centrale doit être choisie et réglée de manière à pratiquerun dosage en liant élevé, notablement supérieur à celui des matériaux hydrau-liques pour assises classiques (voir chapitres 4 et 5). Cet impératif, combiné avecles problèmes éventuels d’écoulement d’un sol collant, conduit à tabler a priori surun débit effectif sensiblement inférieur (de 30 à 50 %) à celui qu’aurait la mêmecentrale fabriquant une grave traitée.

Il faut souligner que l’option du traitement de sol en centrale présente des avan-tages techniques certains :– la constitution obligatoire de stocks de sol en amont de la centrale fournit l’occa-sion de procéder, dans les meilleures conditions, à des opérations d’homogé-néisation (à la mise en tas et à la reprise) ;

– elle permet aussi, si nécessaire, d’éliminer les trop gros éléments (cailloux oublocs) par criblage avant introduction en trémie ;

– de même, si le sol se présente sous forme de mottes, on a la possibilité, préala-blement au malaxage, de les émietter par simple écrasement sous un engin, voirepar pulvérisation au pulvimalaxeur, ou encore par passage dans un émotteur ;

– par ailleurs, la teneur en eau du sol peut être mieux ajustée que lors d’unmalaxage en place, à la fois avant et dans la centrale ;

– le mélange est plus homogène et les dosages en liant et en eau mieux maîtri-sés, donc plus précis, qu’au cours d’un malaxage en place.

L’inconvénient essentiel est celui des distances de transport entre les lieuxd’emprunt, la centrale, et les zones d’application.

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3.6 Matériels d’arrosageCertaines précautions sont à prendre pour ce poste qui paraît a priori extrême-ment simple. Tout d’abord, il faut éviter les matériels trop rustiques, ne maîtrisantpas convenablement le volume d’eau appliqué par unité de surface. Un systèmed’asservissement du débit de pompe à la vitesse d’avancement est une garantiepour un travail de qualité (nécessaire pour les couches de forme et les assises).

Ensuite, il est de bonne pratique de scarifier, avant arrosage les sols imperméables,ceci pour favoriser la pénétration de l’eau dans la masse à traiter et pour éviter lesruissellements superficiels.

L’existence de dispositifs d’arro-sage avec enfouissement mérited’être signalée. Cette méthodeest en effet très efficace pour unehumidification régulière et en pro-fondeur. Elle est appelée à sedévelopper.

3.7 Matériels de compactageLe compactage des sols traités ne fait pas appel à des engins spécialisés. Les dif-férents compacteurs à utiliser sont précisés dans les chapitres qui suivent.

3.8 Matériels de réglageLes niveleuses sont employées pour :– le préréglage sur tous les types de chantiers ;– le réglage final sur les chantiers courants (qui représentent la majorité des cas).

Ces machines sont très fréquemment guidées électroniquement, par fil et capteursou par référence laser.

39


Sur les grands chantiers (autoroutes,pistes d’aviation) où les tolérancesde nivellement sont très serrées, leréglage final est généralementeffectué à l’autograde, guidé sur filou, de plus en plus souvent électro-niquement. Les raboteuses sontégalement employées, surtout pourdes surfaces moins importantes ;elles sont guidées par laser ou parGPS différentiel.

3.9 Émissions de poussières– Les remèdes

Au cours des phases d’épandage d’un liant pulvérulent et de malaxage en place(accessoirement de celle de remplissage de silo), des émissions de poussières deliant peuvent se produire, créant des nuisances pour l’environnement et les rive-rains. Le problème est évidemment plus aigu en zone urbaine ou péri-urbaine.Afin de réduire sensiblement ces nuisances, plusieurs mesures sont applicables.

40



3.9.1 - Prévention et précautions lors des opérations

Elles sont essentiellement guidées par le bon sens, par exemple :– veiller au bon état des raccords, mise en place de filtres, éviter les déborde-ments au remplissage, etc. ;

– caréner la zone de chute des épandeurs pardes jupes jusqu’au sol ;

– ne pas épandre, ni malaxer par grand vent ;– installer un système autonome ou directe-ment intégré à l’épandeur permettant deréduire l’émission de poussières lors del’approvisionnement du liant dans l’épan-deur.

3.9.2 - Emploi d’un liant à émissions de poussières limitées

Les fabricants ont mis au point desliants hydrauliques routiers et deschaux n’émettant que très peu depoussières lorsqu’ils sont épandus etmalaxés. Cette propriété est obtenuepas incorporation d’ajout(s) spéci-fique(s) dans le liant lors de sa fabrica-tion. Les produits correspondants fontl’objet de notices techniques des fabri-cants.

3.9.3 - Utilisation de liant sous forme de suspension

Le liant est mis en suspension dans l’eau par un matériel spécial présent sur lechantier. Il est ensuite injecté directement dans la chambre de malaxage. Seulsquelques pulvimalaxeurs offrent cette possibilité.

41


Chapitre4 Traitementdes sols pourremblais et fondsde déblais

43

4.1 Objectifs des traitements de solen terrassements

4.2 Performances à obtenir aprèstraitement

4.3 Consistance des études

4.4 Commentaires sur quelquestraitements

4.5 Exécution du traitement

4.6 Effet du traitement de la PSTsur le dimensionnement

4 Chap 4 traimt:4 Chap 4 6/11/09 10:14 Page 43

4.1 Objectifs des traitementsde sol en terrassements

Le recours au traitement avec un liant hydraulique est fréquent dans le cadre detravaux de terrassements. Il est prépondérant dès lors que l’on a affaire à des solsfins et argileux. Le traitement peut correspondre à différents objectifs.

4.1.1 - Permettre le déroulement du chantier

Dans certains cas, il s’agit tout simplement de rendre possible le passage desengins et camions dans des sols plastiques détrempés n’offrant plus aucune por-tance. Plus souvent, le traitement vise essentiellement à permettre la mise enœuvre des remblais.

Un autre objectif – majeur – du traitement est de réduire l’incidence d’aléasmétéorologiques pendant les terrassements, et en particulier d’allonger la saisonde travail.

44

Chapitre • Traitement des sols pour remblais et fonds de déblais4


4.1.2 - Réutiliser au maximum les sols rencontrés

La réutilisation au maximum possible des sols provenant des déblais réduit lemouvement des terres et limite, voire supprime, le recours à des emprunts situésen dehors de l’emprise de l’ouvrage, ainsi que les mises en dépôt. Le bilan éco-nomique en est généralement amélioré. Le bilan environnemental l’est toujours,avec la réduction des distances de transport et la sauvegarde des superficiesd’emprunt et de dépôt.

4.1.3 - Améliorer les caractéristiques géotechniques du sol

Les améliorations visées concernent une ou plusieurs des propriétés ci-après :– augmentation de la por-

tance de la partie supé-rieure des terrassements(PST), avec des effetsbénéfiques pour la miseen œuvre de la couchede forme ou de fonda-tion et pour la portancede la plate-forme (PFi)(figure 3) ;

– diminution de la perméabilité et/ou de la sensibilité à l’eau du sol, d’où :– diminution, voire annulation de la sensibilité au gel de la PST ;– protection des parties basses de remblai en zones inondables.

4.1.4 - Améliorer les caractéristiques géomécaniques du sol

Plusieurs cas « particuliers » peuvent justifier un traitement de sol, avec des objec-tifs divers :– diminution, voire suppression des tassements dans un remblai de grande hauteur ;– raidissement des pentes de talus du remblai, afin de réduire l’emprise de

l’ouvrage ;– amélioration de la stabilité de zones exiguës difficiles à compacter, telles que

remblais derrière culées d’ouvrage d’art, remblais de calage des buses, etc., vial’augmentation de la cohésion du sol amenée par le liant hydraulique.

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Arase de terrassementsPlate-forme support de chaussée

Partie supérieurede terrassements (PST)1 m

Couchede forme

Solsupport

Figure 3 : coupe type d’une plate-forme support de chaussée


4.2 Performances à obteniraprès traitement

4.2.1 - À court terme (remblais)

Le critère décisif est la portance, que l’on caractérise par l’Indice Portant Immédiat(IPI). En règle générale, l’IPI est mesuré sur éprouvette à la teneur en eau naturelle,compactée avec l’énergie « Proctor Normal ». La prévision de ce que sera la teneuren eau in situ au moment du chantier est évidemment un point critique.

Le tableau 6 indique, pour les diverses classes de sol pouvant a priori se prêter àun traitement, les valeurs d’IPI en dessous desquelles un traitement est nécessaireet les niveaux d’IPI à obtenir [2].

• Sols fins (classe A)Les sols A1, A2 et A3 constituent la cible principale des traitements en terrasse-ments. Les argiles très plastiques A4 sont quasiment impossibles à manipuler et,sauf exception, la seule solution est de les mettre en dépôt.

• Sols sableux ou graveleux avec fines (classe B)Les sables limoneux B1, de même que les graves limoneuses B3 ne nécessitent pasde traitement. Par contre, les sables légèrement argileux B2, les graves légèrement

46


Tableau 6 : niveaux de portance décisifs pour le traitement des sols à utiliser en remblais

Classes de solsA1C1A1C2A1

A2B6

C1A2C2A2C1B6C2B6R34

A3C1A3C2A3

B4C1B4C2B4

B2B5C1B2C2B2C1B5C2B5

R12 R13

Valeurs d’IPI en dessous desquellesun traitement est à envisager

8 5 3 15 12 15 10

Valeurs à obtenir sur le matériau traité 10 à 20 7 à 15 5 à 10 20 à 40 15 à 30 15 à 30 10 à 20

Valeurs au-delà desquelles le traitementpeut être arrêté (ou poursuivi avec

réduction du dosage)15 à 25 10 à 20 8 à 15 30 à 50 20 à 40 25 à 35 15 à 25


argileuses B4 les sables et graves très limoneux B5, les sables et graves moyenne-ment à fortement argileux B6 peuvent nécessiter un traitement pour pouvoir êtreréutilisés, selon leur teneur en eau in situ et, pour certains, leur argilosité.

• Sols comportant des fines et des gros éléments (classe C)Les matériaux C1 B1, C1 B3, C2 B1 et C2 B3 sont généralement très peu sensibles àl’eau et sont utilisables sans traitement.Les matériaux de classe C2 contiennent une forte proportion d’éléments supé-rieurs à 20 mm, ce qui fait que la mesure d’IPI (qui s’effectue sur la fraction 0/20)est souvent peu représentative. Pour évaluer leur portance, il convient de prati-quer des essais à la plaque.

• Sols insensibles à l’eau (classe D)Ces sols, sables et graves alluvionnaires propres, sont utilisables à l’état naturel. Ilfaut toutefois signaler que les sables fins et homométriques, tels que les sables dedunes, posent des problèmes de traficabilité et d’érodabilité. Il faut les recouvririmmédiatement après mise en œuvre pour éviter les désordres.

• Matériaux rocheux (classe R)À l’intérieur de cette classe qui regroupe des matériaux très différents, seuls deuxtypes de roches sont passibles d’un traitement au liant hydraulique pour utilisationen remblai.

– Craies (R1)La craie dense (R11) est utilisable sans traitement. Les craies de densitémoyenne (R12) ou peu denses (R13) demandent à être traitées dès qu’ellessont humides (état hydrique h).– Roches argileuses (R3)Cette classe comprend des roches de nature et de stabilité très diverses(marnes, marnocalcaires, schistes non métamorphiques, argilites, pélites).Un critère essentiel vis-à-vis du besoin de traitement est leur fragmentabi-lité. Les roches argileuses classées « fragmentables » (R34) peuvent néces-siter un traitement.

47


4.2.2 - À court terme (PST)

Rappelons que la PST (Partie Supérieure des Terrassements) correspond à l’épais-seur d’environ 1 m directement située sous la couche de forme ou de fondation.On attend de la PST :– une portance suffisante et durable, y compris en présence de l’humidité ;– un minimum d’homogénéité dans le profil en long ;– de plus dans les régions ou les hivers peuvent être rigoureux, une résistance aux

cycles gel-dégel.

Là encore, l’objectif est un niveau de portance suffisant, avec deux indica-teurs pris en compte. Le premier est l’IPI, pour lequel il faut obtenir environ10 à 20 % de plus de ce qui est visé pour les remblais (cf. tableau 6) et, entout cas, pas moins de 10 avec les plus mauvais sols. Le second est leCalifornia Bearing Ratio (CBR), traditionnellement mesuré sur la fraction0/20 mm après 4 jours d’imbibition, pour lequel on exige :

CBR 4j ≥ IPILe fait de satisfaire à cette condition constitue une garantie de tenue à l’eaucorrecte du sol traité formant la PST.

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4.2.3 - À long terme (PST)

Le critère essentiel sera, in fine, le module de déformation élastique in situ. Celui-ci peut-être mesuré par des essais à la plaque ou à la Dynaplaque, ou bien déduitde mesures de déflexions à condition que les mesures soient effectuées sur unmatériau dont l’état hydrique est représentatif. Sinon, il faut se référer à des résul-tats d’essais de laboratoire. En laboratoire, le module peut être évalué, au moinsapproximativement, à partir de divers essais (CBR ou compression simple, ce der-nier sur matériau traité uniquement). Le tableau 7 indique les classes de portanceau niveau de l’arase de terrassements (AR), c’est-à-dire de la surface de la PST.

NotaLa classe AR0 n’est pas acceptable. Elle correspond à des sols A, B2,B4, B5, B6 ou C1 très humides (zones marécageuses ou inondables). Ilest indispensable soit de purger les mauvais sols et de les remplacerpar des matériaux insensibles à l’eau, soit d’éliminer l’eau par drai-nage ou rabattement de nappe. L’objectif étant d’aboutir au minimumà la classe AR1.

Pour les chantiers autoroutiers, SCETAUROUTE (EGIS) a créé deux classes d’arasesintermédiaires : AR12 (40-80 MPa) et AR23 (100-120 MPa). Ces classes corres-pondent à des cas fréquemment rencontrés et donnent lieu à des spécificationsvisant à obtenir une classe de plate-forme plus élevée [4] [5].

Dans les régions froides, la protection de l’ouvrage vis-à-vis du gel peut être unfacteur déterminant et justifier un traitement aux liants hydrauliques.

4.2.4 - Cas particuliers

Dans le cas où l’on recherche essentiellement une bonne tenue à l’eau (zonesinondables par exemple), l’indicateur pourra être soit un niveau d’imperméabilité(par exemple k < 10-5 cm/s), soit un rapport résistance après immersion sur résis-tance à sec. Le traitement aux liants hydrauliques est, de ce point de vue, trèsbénéfique car un de ses effets est l’obturation des capillaires.

49

Module (MPa) 20 50 120 200

Classe de l’arase AR0 AR1 AR2 AR3 AR4

Tableau 7 : classes de portance à long termeau niveau de l’arase de terrassements(surface de la PST)


50


Pour les autres cas, où l’on vise à augmenter la cohésion du sol, afin de pallier uneinsuffisance de compactage en zone d’accès difficile et/ou à diminuer la pousséecontre un ouvrage, ou encore de raidir la pente de talus, l’objectif est générale-ment une résistance à la compression Rc du sol traité. Voici quelques valeurs ciblesà titre d’exemple :– remblaiement de zones difficiles d’accès :

Rc > 0,5 MPa après 14 jours à l’air + 14 jours dans l’eau ;– remblai de grande hauteur, partie basse baignant dans l’eau :

Rc > 1 MPa après 14 jours à l’air + 14 jours dans l’eau ;– raidissement de pente de talus (x et y fonctions de la géométrie de l’ouvrage) :

(Rc)2j > x (pour se dispenser de tout coffrage) ;(Rc)28j > y (pour stabilité à terme).

4.3 Consistance des études

4.3.1 - (Ré)utilisation en remblai

La finalisation d’un projet de terrassements avec traitement de sols passe par plu-sieurs phases d’étude : étude préliminaire, avant-projet, projet, étape finale d’ajus-tement (cette dernière pouvant comporter des expérimentations de chantier). Cedéroulement comprend un volet géotechnique d’une part, un volet économiqued’autre part. L’impact environnemental est, de plus, évalué systématiquementdans les grands projets.

L’étude économique consiste à affiner progressivement l’évaluation des coûts, aufur et à mesure que la définition technique des solutions possibles se précise. Ellecomprend, dans certains cas, la comparaison entre la solution « traitement » et uneou plusieurs solutions alternatives.

L’étude géotechnique comporte les étapes ci-après.

4.3.1.1 - Reconnaissance et caractérisation des sols à (ré)utiliser

Sur le terrain, il s’agit de déterminer par sondages ou tranchées et reconnaissance


visuelle le positionnement des divers types de sols en place (en déblais ou emprunts).Les échantillons de sols représentatifs sont identifiés de manière complète.

a) Sols proprement dits :• granulométrie ;• argilosité (valeur au bleu, limites d’Atterberg ou équivalent de sable) ;• caractéristiques de compactage Proctor Normal ;• état hydrique : teneur en eau naturelle wn ;

– que l’on rapporte à l’Optimum Proctor Normal wOPN pour caractériser lesétats secs (s) et très secs (ts),

– que l’on positionne par rapport aux limites d’Atterberg dans le cas dessols fins plastiques par le biais de l’indice de consistance Ic = (wl – wn)

pour les 5 états (th), (h), (m), (s) et (ts) ; Ip• indice portant immédiat (IPI), c’est-à-dire indice CBR immédiat mesuré sur uneéprouvette de sol compacté à l’énergie Proctor Normal et à sa teneur en eaunaturelle ;

• de plus, si le sol contient une forte proportion d’éléments grossiers : Los Angeles(LA) et Micro-Deval en présence d’eau (MDE) ;

• s’il contient une fraction sableuse importante: coefficient de friabilité des sables (FS).

b) Matériaux rocheux (classe R)• Craies :

– masse volumique sèche ρd ;– teneur en eau naturelle wn ;– caractéristique de compactage Proctor Normal ;– IPI.

• Roches argileuses :– masse volumique ρd ;– coefficient de fragmentabilité FR ;– coefficient de dégradabilité DG;– teneur en eau naturelle (si très fragmentable) ;– paramètres de compactage (laboratoire ou chantier expérimental).

• Autres matériaux rocheux :– LA, MDE,– si fragmentable : coefficient FR (cas des roches altérées ou mal cimen-tées),

– si très fragmentable : paramètres de compactage.

c) Tous matériauxSi la présence de sels solubles est avérée ou soupçonnée, ils sont identifiés etdosés. On rappelle que les sels solubles ont généralement une forte influence surla cinétique et le développement de la prise d’un liant hydraulique. Dans certainesrégions, le plus grand danger est représenté par les sulfates, susceptibles de pro-voquer des gonflements.

Il convient également de vérifier que le sol ne contient pas de matières organiquesen quantité pouvant perturber son traitement.

51


d) Vérification de l’aptitude du sol au traitementSauf si la solution prévue est déjà éprouvée, il convient de vérifier l’aptitude du sol autraitement avec le liant a priori choisi. Cette aptitude peut être établie simplement parl’essai de gonflement volumique accéléré, le maximum admissible étant de 10 %.

4.3.1.2 - Évaluation des probabilités météorologiqueset de leurs conséquences possibles sur le chantier

En se basant sur les données météorologiques connues pour la région et lapériode prévue pour le chantier, il est indispensable de prendre en compte les dif-férents épisodes plausibles (pluies, gel/dégel, périodes sèches, etc.).Cette démarche doit permettre :– de caler au mieux les dates des différentes phases du chantier ;– d’estimer les variations probables de l’état hydrique du ou des sols.

Bien entendu, on n’est pas ici dans le cas d’une science exacte et il peut y avoirdes surprises, bonnes ou mauvaises. En tout état de cause, l’expérience locale enmatière de terrassements et de traitement sera précieuse pour optimiser les pré-visions et définir les mesures à prendre, y compris si le pire venait à se produire.

4.3.1.3 - Étude de formulation

• Choix du (ou des) liant(s)

Deux considérations guident a priori ce choix. La première est la prédiction, parl’expérience antérieure et par les tests sur échantillons de sol, des états hydriquesque le sol va présenter et de la consistance qu’il aura. L’humidité maximale àlaquelle on peut s’attendre influe beaucoup sur le choix du type de traitement(simple ou double).

Le deuxième facteur déterminant est d’ordre économique. Il s’agit de minimiserla distance de transport du liant. D’autant plus que les LHR ont été mis au pointpour convenir au mieux avec les matériaux locaux.

• Détermination des dosages en liant à appliquer

L’étude consiste à mesurer l’indice portant immédiat (IPI) sur des mélanges à dif-férents dosages en liant, ceci pour plusieurs teneurs en eau possibles au momentdu chantier. Il est commode de présenter les résultats sous forme d’abaques, dontun exemple est illustré par la figure 4. Si nécessaire, l’étude se base également surdes essais CBR (cf. 4.2.2).

52



Figure 4 : exemple de présentation des résultats d’une étude de formulation

de traitement d’un sol pour réutilisation en remblai.

En se basant sur ces résultats, il est possible de choisir un dosage en liant nomi-nal, correspondant à l’état hydrique escompté au moment du chantier et garan-tissant une portance suffisante. Si la teneur en eau réellement constatée estdifférente, le dosage en liant est modifié conformément aux abaques.

Un point important dont il faut tenir compte est la dispersion des caractéristiquesdu sol. Si certains sols sont homogènes (par exemple limons de plateau, craies),d’autres sont franchement hétérogènes. Il importe donc de disposer d’échantillonsreprésentatifs de la formation à traiter, de manière à obtenir un minimum de por-tance partout, y compris dans les zones les moins bonnes.

On tiendra compte aussi de la dispersion du dosage en liants inhérente auxméthodes et matériels d’épandage et de malaxage.

53

Évolution de l’indice portant immédiat (IPI)en foncion du dosage en LHR pour différentesteneurs en eau du sol

Dosages en LHR nécessaires pour obtenir un indiceportant immédiat (IPI) de 5, 10, ou 15 en fonctiondes teneurs en eau du sol (sans tenir compte del’évaporation produite au malaxage)

Indice portant immédiat (IPI) Dosage en LHR (%)15

10

5

0

4

3

2

1

00 1 2 3 4 18 19 20 21 22 23 24

Dosage chantier

Teneur en eau (%)Dosage en LHR (%)W

chan

tier

w=18 %

w=20 %

w=24 %

IPI=15

IPI=10

IPI=7


4.3.2 - (Ré)utilisation en PST

Les étapes « Reconnaissance et caractérisation des sols » (cf. 4.3.1.1) et « Évalua-tion des probabilités météorologiques » (cf. 4.3.1.2) concernent évidemment aussiles sols destinés à la PST.

Dans toute la mesure du possible, on s’efforcera de sélectionner les sols de PST et,si nécessaire, de réduire leur hétérogénéité. Dans certains cas cela se fait par miseen dépôt provisoire. Pour certains fonds de déblais, on peut être conduit à enle-ver le sol en place et à lui substituer un meilleur sol. En pratique, ces opérationsne sont pas souvent réalisables économiquement et la solution est fréquemmentle traitement en place.

4.3.2.1 - Étude des performances à court terme

L’étude est avant tout basée sur des mesures d’IPI, comme décrit ci-dessus au4.3.1.3. Comme indiqué précédemment, la valeur minimale d’IPI à obtenir est de10, afin d’assurer une traficabilité correcte pour la suite du chantier.

Les évaluations d’IPI sont complétées par des mesures de CBR après immersionpour s’assurer de la résistance à l’eau du sol traité.

4.3.2.2 - Module élastique (E)

Le module à la surface de l’arase de terrassements (cf. tableau 7) est un impératifsupplémentaire guidant la formulation.

Le projeteur peut se trouver en face de cas divers.

a) Le sol traité est un matériau déjà connu, dont le module a été mesuré in situ.On peut se borner à des vérifications succinctes.

b) Le traitement étudié n’a pas été testé en place. Le module du matériau traitédoit alors être soit mesuré, soit estimé à partir d’essais de laboratoires. Diversesméthodes existent par exemple :– mesure d’un module dynamique par transmission d’impulsion ;– calcul du module tangent à partir de la pente contrainte-déformation d’essais

mécaniques (compression, fendage, éventuellement traction).

54



55

Pour les chantiers de faible importance, on se contente parfois d’une évaluation del’ordre de grandeur du module à l’aide de relations empiriques à partir de larésistance de compression simple Rc, voire même du CBR (sont citées des rela-tions du style Estatique (MPa) ≈ 5 CBR pour des sols fins).

En tout état de cause, tant les mesures en laboratoire que les estimations à partird’une autre caractéristique nécessitent in fine un calage avec la mesure en place.Il faut, de plus, réaliser les essais de laboratoire sur des éprouvettes suffisammentâgées pour que le ou les liant(s) ai(en)t produit l’essentiel de leur effet de rigidifi-cation (idem pour les essais in situ).

4.3.2.3 - Résistance au gel

Selon le climat régional, le type et l’épaisseur de la chaussée à venir, la période deterrassements, l’exposition locale de l’ouvrage, etc., la résistance du sol traité auxcycles gel-dégel peut devenir un facteur clé de la formulation (figure 5). L’essai deréférence est celui de gonflement au gel (norme NF P 98-234.2). En utilisant lapente P de la courbe gonflement (exprimée en mm) en fonction de l’indice de gel[exprimé en (°C.h)1/2], on visera :

P < 0,05 (matériau non gélif SGn) pour un site extrêmement exposé ;0,05 < P < 0,40 (matériau peu gélif) pour un site exposé.

Toutefois, l’essai de gonflement au gel étant relativement lourd et long, on secontente le plus souvent de mesurer la résistance en compression simple Rc quel’on situe par rapport au minimum empirique de 2,5 MPa.

Figure 5 : exemple d’amélioration du comportement au gel d’un limon traité au LHR.

35

30

25

20

15

10

5

010 20 30 40 50

2%LHR

0%LHR

2% chaux vive

3% LHR

Limon A2

P = 0,48

P = 0,01

Go

nfl

emen

t(e

nm

m)

Indice de gel (°C x h )1/2

P = 0,62

P = 0,56


4.3.2.4 - Détermination du (des) dosage(s)

Au final, l’ensemble des études ci-dessus conduit à fixer le dosage en liant néces-saire et suffisant. Comme indiqué au 4.3.1.3, ce dosage « nominal » est assorti depossibilités de variations permettant de coller au mieux aux conditions réelles duchantier, état hydrique en particulier.

4.3.3 - Cas particuliers

Outre les phases incontournables de reconnaissance et d’identification des sols,on se fonde essentiellement sur le niveau de résistance mécanique à moyen termepour déterminer le(s) dosage(s) en liant(s), l’indicateur fréquemment retenu étantla résistance à la compression simple Rc (cf. 4.2.4). Pour le cas particulier où l’onveut éviter l’imbibition e

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